JP2008064748A - 微量液体秤取装置、それを有するマイクロチップ及び微量な液体の秤取方法 - Google Patents
微量液体秤取装置、それを有するマイクロチップ及び微量な液体の秤取方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】微量液体秤取装置は、第1の流路1、第2の流路2、第1の端部にあって第1の流路1に接続された第3の流路3、第3の流路3の第2の端部と第2の流路2とを接続する第4の流路4及び第1の流路1の第3の流路3が接続された部分よりも下流側に接続された第5の流路6を備えている。第4の流路4は、第1〜3の流路1〜3よりも細い。第5の流路6は、第4の流路4よりも液体が流れにくい。微量液体秤取装置では、第1の流路に導入された液体が第3の流路3に引き込まれた後に、第1の流路1に残存する液体が下流側に送られることで、第1の流路1の第3の流路3が結合された部分から液体が取り除かれる。第3の流路3内に残存する液体が第2の流路2に押出されることにより、第3の流路3の容積に応じた体積の液体が秤取される。
【選択図】図1
Description
図16に示すモデルでは、第1の流路Aと第2の流路Bとが配置されている。第1の流路Aには、第3の流路Cが接続されている。第3の流路Cの先端部と第2の流路Bとは第4の流路Dによって接続されている。第4の流路Dは、第3の流路Cよりも細い。
本実施形態1では、本発明を実施した好ましい形態の一例について、図1に示す微量液体秤取装置20を参照しながら詳細に説明する。但し、図1に示す微量液体秤取装置20は単なる例示である。本発明に係る微量液体秤取装置は、微量液体秤取装置20に限定されない。
図1に示すように、微量液体秤取装置20は、第1の流路1と、第2の流路2と、第3の流路3と、第4の流路4と、第5の流路6とを備えている。
(1/n4)l4(w4+h4)/(w4h4)<(1/n5)l5(w5+h5)/(w5h5)
ここで、
l4:第4の流路4の長さ、
w4:第4の流路4の幅、
h4:第4の流路4の深さ、
n4:第4の流路4の本数、
l5:第5の流路6の長さ、
w5:第5の流路6の幅、
h5:第5の流路6の深さ、
n5:第5の流路6の本数、
である。
(1/n4)l4L4/S4< (1/n5)l5L5/S5
ここで、
L4:第4の流路4の横断面の周囲長、
S4:第4の流路4の横断面積、
L5:第5の流路6の横断面の周囲長、
S5:第5の流路6の横断面積、
である。
σL4/S4<<PG<<σL5/S5
但し、本発明において、各流路は、断面矩形状のものに限定されない。
本実施形態において、上述の微量液体秤取装置20は、チップ内に形成されている。具体的に、微量液体秤取装置20は、図6に示すように、マイクロチップ21内に形成されている。換言すれば、マイクロチップ21は、微量液体秤取装置20を有している。
本発明において、マイクロチップ21の製造方法は特に限定されない。微量液体秤取装置20の形成方法も特に限定されない。マイクロチップ21は、例えば、機械加工、転写技術、ドライエッチング、ウエットエッチング(化学浸食)、光造形やセラミックス敷詰等の一体成形、表面マイクロマシニング(Surface Micro-machining)、開口部を有する、フィルムやテープなどの1枚以上のシート状部材を積層する方法、インクジェット法やディスペンサ法により流路形成部材をパターニング塗布する方法により形成することができる。転写技術の具体例としては、射出成型や圧縮成型が挙げられる。ドライエッチングの具体例としては、例えば、反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching; RIE)、イオンエッチング(Ion Etching; IE)、イオンビームエッチング(Ion Beam Etching: IBE)、プラズマエッチング、レーザーエッチング、レーザーアブレーション、ブラスト加工、放電加工、リガ(LIthographie Galvanoformung und Abformung: LIGA)プロセス、電子ビームエッチング、高速原子線エッチング (Fast Atom Beam: FAB)などが挙げられる。表面マイクロマシニング(Surface Micro-machining)とは、形成された層の一部を除去することにより微細構造物を形成する方法をいう。層の形成は、各種物質を層状にコートする方法、蒸着させる方法、スパッタリングする方法、又は堆積させる方法により行うことができる。
次に、本実施形態における液体の秤取方法について、図2〜図5を参照しながら詳細に説明する。尚、ここでは、第1の流路1、第2の流路2、第3の流路3、第4の流路4及び第5の流路6の全てが濡れにくい流路壁により形成されているものとして説明する。
例えば、本実施形態とは異なり、第5の流路6が配置されていない場合、秤取工程S3において第3の流路3から第2の流路2へと液体10を押出するためには、流路1を非常に長く延長して流体抵抗を生じさせる、もしくは、第1の流路1の第3の流路3と接続された部分よりも下流側の部分を塞ぐ必要がある。つまり、無駄にする液体量を大きくするか、例えば、第1の流路1の下流側端部に取り付けられたコックや電磁弁を操作するなど、第1の流路1の下流側部分を塞ぐ別個の操作が必要となる。
上記実施形態1では、微量液体秤取装置20が、第1の流路1、第3の流路3、第4の流路4及び第5の流路6を有する秤量ユニット27をひとつ有する例について説明した。但し、本発明において、微量液体秤取装置は、複数の秤量ユニット27を有していてもよい。その場合、それら複数の秤量ユニット27の第4の流路4は、共通の第2の流路2に接続されていてもよく、相互に異なる第2の流路2に接続されていてもよい。すなわち、微量液体秤取装置20は、秤量ユニット27と第2の流路2とを有する秤取ユニットを複数有していてもよい。
図15に示すように、微量液体秤取装置30は、第1の秤量ユニット27と第2の秤量ユニット127とを有する。本実施形態2では、第1の秤量ユニット27と第2の秤量ユニット127とは、それぞれ第2の流路2に接続されている。
本実施形態2でも、第1の秤量ユニット27によって、上記実施形態1において説明した、図7に示す秤取方法で、第1の流路1から導入された第1の液体が第2の流路2に秤取される。それと共に、図7に示す秤取方法と実質的に同様の方法で、第2の秤量ユニット127によっても、第1の流路101から導入された第2の液体が第2の流路2に秤取される。この第1の液体の秤取と、第2の液体の秤取との先後は問われない。
以上説明したように、本実施形態2に係る微量液体秤取装置30は、複数の秤量ユニット27、127を有している。このため、複数種類の液体の秤量及び秤取が可能である。
秤量ユニット27は、複数組の第3の流路及び第4の流路を有していてもよい。これによれば、複数の液滴を同時に秤取することができる。さらに各第3の流路の容積を相互に異ならしめておくことで、相互に体積が異なる複数種類の液滴を秤取することもできる。例えば、第1の流路の上流側から下流側に複数の第3の流路を形成し、その容積が次第に小さくなるように配置しておけば、小さい容積の液滴から大きい容積の液滴まで次第に大きくなる液滴を秤取することができる。
2、102 第2の流路
3、103 第3の流路
4、104 第4の流路
6、106 第5の流路
10 液体
20、30 微量液体秤取装置
21 マイクロチップ
22 下部基板
24 上部基板
25 基板
26 マイクロチャネル
27、127 秤量ユニット
S1 引き込み工程
S2 除去工程
S3 秤取工程
Claims (10)
- 液体が流れる第1の流路と、
第2の流路と、
第1の端部と第2の端部とを有し、前記第1の端部にあって前記第1の流路に接続された第3の流路と、
前記第3の流路の第2の端部と前記第2の流路とを接続し、前記第1の流路、前記第2の流路及び前記第3の流路のそれぞれよりも細い第4の流路と、
前記第1の流路の前記第3の流路が接続された部分よりも下流側の部分に、直接又は間接的に接続されていると共に、外気に解放されており、前記第4の流路よりも液体が流れにくい第5の流路と、を備え、
前記第1の流路に導入された液体が前記第3の流路に引き込まれた後に、前記第1の流路に残存する液体が下流側に送られることで、前記第1の流路の前記第3の流路が結合された部分から前記液体が取り除かれ、前記第3の流路内に残存する液体が前記第2の流路に押出されることにより、前記第3の流路の容積に応じた体積の液体が秤取される微量液体秤取装置。 - 前記第5の流路は、前記第4の流路よりも細い、請求項1に記載の微量液体秤取装置。
- 前記第4の流路及び前記第5の流路のうちの少なくとも一方は、濡れやすい流路壁又は濡れにくい流路壁を有する、請求項1又は2に記載の微量液体秤取装置。
- 前記第1の流路と前記第5の流路との間に配置された液溜め部をさらに備えた、請求項1〜3のいずれか一項に記載の微量液体秤取装置。
- 前記下流側に送られた前記第1の流路に残存していた液体は、前記液溜め部に溜められる、請求項1〜4のいずれか一項に記載された微量液体秤取装置。
- 前記第1の流路と、前記第3の流路と、前記第4の流路と、前記第5の流路とを少なくとも有する秤量ユニットが少なくとも2組備えられており、
前記各秤量ユニットから秤取された液体が前記第2の流路において混合される、請求項1〜5のいずれか一項に記載の微量液体秤取装置。 - 基板をさらに備え、
前記第1の流路、前記第2の流路、前記第3の流路、前記第4の流路及び前記第5の流路は、前記基板に形成されたマイクロチャネルである、請求項1〜6のいずれか一項に記載の微量液体秤取装置。 - 前記基板は、上部基板と下部基板とを少なくとも含む、請求項7に記載の微量液体秤取装置。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の微量液体秤取装置を有するマイクロチップ。
- 微量な液体の秤取方法であって、
液体が流れる第1の流路と、第2の流路と、第1の端部と第2の端部とを有し、前記第1の端部にあって前記第1の流路に接続された第3の流路と、前記第3の流路の第2の端部と前記第2の流路とを接続し、前記第1の流路、前記第2の流路及び前記第3の流路のそれぞれよりも細い第4の流路と、前記第1の流路の前記第3の流路が接続された部分よりも下流側の部分に、直接又は間接的に接続されていると共に、外気に開放されており、前記第4の流路よりも液体が流れにくい第5の流路と、を備えた微量液体秤取装置を用い、
前記第1の流路に液体を導入することにより、前記第3の流路にも前記液体を引き込む引き込み工程と、
前記第1の流路に残存する液体を下流側に送ることで、前記第1の流路の前記第3の流路が結合された部分から前記液体を取り除く除去工程と、
前記除去工程の後に、前記第3の流路内に残存する液体を前記第2の流路に押出することで、前記第3の流路の容積に応じた体積の液体を秤取する工程と、を備えた微量な液体の秤取方法。
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